基本情報技術者 2011年 春期 午前（科目A） 問26

チャタリング現象【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 問題文からキー語を抽出：「機械式接点」「押しボタンスイッチ」「数ミリ秒」「複数回のON, OFF」。
2. キー語と知識を照合：接点の物理的振動で生じる現象＝チャタリング（バウンス）。
3. 他選択肢を定義で除外：サンプリング／シェアリング／バッファリングは現象説明と一致しない。
4. 正解（チャタリング）を確認し、デバウンス対策を思い浮かべると理解が深まる。

選択肢別の誤答解説

• ア: サンプリング — 信号を一定周期で取り出す処理の名称で、現象（ON/OFFが連続する）を表すものではありません。
• イ: シェアリング — 資源や信号の共有・分割（例: 時分割）を指し、接点の振動現象とは無関係です。
• ウ: チャタリング — 正解。機械的接点のバウンスによる短時間のON/OFFの繰り返しを指します。
• エ: バッファリング — データを一時的に蓄える動作を指すため、接点が瞬間的に接触／非接触を繰り返す現象の説明にはなりません。

よくある誤解

• 「サンプリング=チャタリング」と誤解する人が多いが、サンプリングは信号を一定間隔で取得する手法であり、現象そのものではありません。
• 「バッファリングで解決できる」と考えがちですが、バッファはデータの一時保存であり、接点の物理的なバウンスを取り除く目的には直接使いません。
• 押しボタンのノイズ全般を「電気的ノイズ」と一括りにするが、チャタリングは機械的要因が主で、対策も機械的／回路的／ソフト的に分類されます。

補足コラム

• ハードウェア：RC低域フィルタ＋シュミットトリガで遅延とヒステリシスを与える方法。$V(t)=V_0{e}^{-t/RC}$ の時定数 $RC$ を調整して数ミリ秒程度で安定させます。例：$R=10\mathrm{k\Omega },C=0.1\mu \mathrm{F}\Rightarrow \tau =1\mathrm{ms}$。
• ソフトウェア：割り込みやポーリングで数ミリ秒待った後、安定した状態が続くことを確認してから確定する方法（「安定判定」）。
• ディジタル入力のシュミットトリガ化はしきい値ヒステリシスを導入して短時間の振動を無視できます。

import time

def read_switch():
    # 実際はGPIO読み取り
    return gpio_input()

def debounce_read(stable_time_ms=10, poll_interval_ms=1):
    last = read_switch()
    stable_count = 0
    required = stable_time_ms // poll_interval_ms
    while stable_count < required:
        time.sleep(poll_interval_ms / 1000.0)
        cur = read_switch()
        if cur == last:
            stable_count += 1
        else:
            last = cur
            stable_count = 0
    return last

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